2003年對中國水泥工業(yè)來說是實現(xiàn)大躍進的一年。水泥產(chǎn)量達(dá)到了8.25億噸,相對于2002年的7.25億噸,純增長近1億噸,相當(dāng)于世界水泥產(chǎn)量排名第二的印度的年產(chǎn)量。水泥產(chǎn)銷的大幅增長是我國經(jīng)濟高速增長帶動的結(jié)果,整個水泥行業(yè),產(chǎn)銷兩旺,產(chǎn)量增長的同時效益也實現(xiàn)了同步增長。但是,水泥產(chǎn)量的大幅增長也帶來了盲目投資、低水平重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象。據(jù)中國水泥協(xié)會統(tǒng)計,2004年擬投產(chǎn)的新型干法水泥生產(chǎn)線達(dá)240條,熟料生產(chǎn)能力達(dá)到2億多噸,在建及擬建項目生產(chǎn)能力大大超過了預(yù)期需求,必將導(dǎo)致生產(chǎn)能力過剩、市場無序競爭、資源浪費、環(huán)境污染。對此引起了國家政府部門的高度重視,2003年12月23日國務(wù)院辦公廳以國辦發(fā)〔2003〕103號文,轉(zhuǎn)發(fā)了國家發(fā)展改革委員會等部門《關(guān)于防止水泥行業(yè)盲目投資加快結(jié)構(gòu)調(diào)整的意見》。在市場需求旺盛的情況下,實現(xiàn)水泥行業(yè)的有序發(fā)展是一個大的挑戰(zhàn),但靠控制水泥的產(chǎn)量無法實現(xiàn),必須關(guān)停并轉(zhuǎn)污染大、能耗高的小水泥;而最好的辦法是實現(xiàn)技術(shù)升級,用凝石技術(shù)改造小水泥,實現(xiàn)水泥產(chǎn)品的清潔生產(chǎn)。
凝石技術(shù)是一項在理論體系、制造工藝和應(yīng)用領(lǐng)域上全面突破,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù),為清華大學(xué)國土資源中心聯(lián)合多個單位的科技攻關(guān)成果,已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化推廣應(yīng)用階段。利用凝石技術(shù)可以生產(chǎn)凝石材料:基于微晶二元化理論,采用“一磨”工藝,將高溫固體排放物轉(zhuǎn)化為微晶化物料,依照巖石礦物的成巖原理,補充相應(yīng)的配體材料混合制成高性能、低成本的膠凝材料,材料滿足傳統(tǒng)水泥性能要求。
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,高溫固體排放物數(shù)量呈逐年增加趨勢,但利用率仍徘徊在50%左右,且以二次低值利用為主。據(jù)統(tǒng)計,我國目前來自燃煤電廠的灰渣排放量就達(dá)每年1.8億噸以上,除部分得到二次利用外,每年尚有7000萬噸以上未能利用,到2000年底累計堆存量已高達(dá)12.5億噸。全國僅用于堆放粉煤灰用地達(dá)60萬畝,每年的綜合處理費高達(dá)60億元。目前,每年來自高溫冶金爐渣約為1.5億噸,總利用率約為50%。未利用部分堆放占用大量土地,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。凝石技術(shù)的發(fā)明提供了對大量高溫固體排放物進行高附加值利用的新途徑,能夠節(jié)約天然資源、保護生態(tài)環(huán)境。
凝石材料可作為水泥的代用品,其高效、清潔的生產(chǎn)工藝,從根本上解決了傳統(tǒng)水泥工業(yè)的高能耗、高污染、高成本等難題,提供了膠凝材料生產(chǎn)的生態(tài)工業(yè)模式。2003年我國水泥產(chǎn)量為8.25億噸。按相應(yīng)數(shù)據(jù)推算,相應(yīng)的CO2排放超過5億噸,石灰石消耗達(dá)6億多噸,并伴隨有大量的NOX、SO2、粉塵的排放和高能耗及天然資源過度開采。水泥“兩磨一燒”的生產(chǎn)工藝模式及以消耗石灰石、大量排放二氧化碳及水化硬化體的壽命有限等為特征的固有缺陷,與國民經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展的要求和生態(tài)環(huán)境保護的矛盾日益突出。多年來,人們曾經(jīng)通過各種手段和途徑,對水泥的固有缺陷進行了不同程度的修補和改良,如研究各類高性能混凝土和添加劑及摻合料水泥等,但都沒有擺脫傳統(tǒng)水泥水化硬化理論體系的束縛。凝石材料作為一種新型的膠凝材料,對原有的工藝及理論體系形成了實質(zhì)性突破。不僅生產(chǎn)工藝大為簡化,生產(chǎn)成本大幅降低,而且不消耗天然資源,無“三廢”排放,實現(xiàn)了資源、環(huán)境、材料之間的良性循環(huán)。
凝石材料的環(huán)保意義:免去了水泥生產(chǎn)過程中的燒結(jié)過程,沒有二氧化碳排放。
凝石材料的資源意義:凝石原料的85%以上來自鋼鐵廠高溫固體排放廢渣、電廠煤灰、電解鋁廠赤泥等,不再大量消耗石灰石。
凝石材料的能源意義:由于采用“一磨”工藝,節(jié)省電能。
凝石材料的經(jīng)濟意義:由于工藝過程得到簡化,投資成本相對較低;由于利用工業(yè)廢物,原料成本低廉;相對水泥,產(chǎn)品綜合成本相對較低。
凝石材料價格低廉,性能優(yōu)越,不僅可作為傳統(tǒng)水泥的代用品,且比傳統(tǒng)水泥用途更為廣泛。傳統(tǒng)水泥發(fā)明至今,為人類文明做出了不可磨滅的貢獻(xiàn),由水泥和砂石骨料制成的混凝土則是現(xiàn)代建筑的基礎(chǔ)。盡管如此,只能固結(jié)潔凈砂石的缺點還是限制了傳統(tǒng)水泥的應(yīng)用,混凝土中混入雜質(zhì)容易造成“豆腐渣”工程。凝石材料由于其膠凝硬化機理的不同,而對各種砂石、黏土、淤泥均可固結(jié),用途更為廣泛。除了傳統(tǒng)水泥適用的領(lǐng)域外,還能用于解決傳統(tǒng)水泥所不能解決的問題。如礦產(chǎn)資源可持續(xù)開采中,凝石材料可做充填材料,解決“三下”(建筑物下、鐵路下、水體下)開采所帶來的土地塌陷和水資源破壞問題;在我國西部進行的眾多基礎(chǔ)工程建設(shè)中,凝石材料可以用來解決固沙或固土的難題,在黃土高原修筑路基或修建淤地壩。而且,在凝石材料的硬化固結(jié)過程中,水化熱很低,無需普通水泥混凝土的溫控措施。因而對于大壩等大體積混凝土工程,可以避免普通混凝土因內(nèi)外溫度不均勻而導(dǎo)致的開裂等一系列問題。凝石材料具有很好的耐腐蝕特性,適合海港工程。
凝石材料是清潔生活的一個典型例子。它吃進鋼鐵生產(chǎn)或發(fā)電過程中排除的大宗固體廢物,轉(zhuǎn)化成性能優(yōu)良的膠凝材料,實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)及資源的循環(huán)利用。
凝石技術(shù)能夠幫助水泥行業(yè)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)性調(diào)整。為此,建議國家有關(guān)行業(yè)主管部門提高技術(shù)門檻,強化水泥生產(chǎn)的環(huán)保要求,制定清潔生產(chǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),用凝石技術(shù)改造小水泥廠。首先選擇資源破壞、污染嚴(yán)重的地區(qū)進行試點,建立小水泥清潔生產(chǎn)示范工廠,取得清潔生產(chǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);然后強制性地在全國推廣。